JP3460741B2 - 人体部分の３次元測定体に関する処理方法と装置 - Google Patents

人体部分の３次元測定体に関する処理方法と装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人体部分のモデルとな
る３次元体を示す入力データを処理して、人体の修正ま
たは拡張された変更体を示していて製造にさいに利用さ
れる出力データを、作成する方法に関する。その３次元
体の例として、歯スリーブ、歯科ブリッジ、その他歯科
用構造体があげられる。入力データはコンピュータ装置
に入力されて、それに従ってコンピュータにより出力デ
ータが抽出作成される。コンピュータ装置とは、コンピ
ュータ表示画面を備えており、コンピュータ支援歯科設
計（ＣＡＤＤ）プログラムを作動させるものである。そ
のプログラムは、一般的なコンピュータ支援設計（ＣＡ
Ｄ）技術から派生するものであって、前記のような技術
分野で適用され動作機能できる。そのプログラムのおか
げで、３次元体の関連する人体部分変更体に属する変更
や拡張がシミューレートできるのである。また、端末装
置も備わっているため、変更や拡張の処理が有効的に実
行される。本発明は、そのような処理方法を実行する装
置にも、関する。
【０００２】
【従来の技術】スウェーデンの特許第９００３９６３−
８号（４６８ １９８）には、人体部分の歯科製品やそ
の他部材をコンピュータ支援のもと製造する方法が、記
述されている。その従来の方法では、モデルとなる原型
体、あるいは、その原型体を示す供給入力データに変更
や拡張を施すためや、その製品に関する設計処理を入力
データに基づいて行うための装置をコンピュータ支援す
る利用が目的であった。
【０００３】従来の歯スリーブや歯科用クラウンを手作
業で製造する技術では、歯科医師や歯科技工士は、原型
体を作成してそれを製造業者に送る必要があった。その
ため、所望の製品が仕上がるまで、医師や技工士は戻っ
てきた原型体を再調整して、また製造業者に送り返さな
ければならなかった。
【０００４】３次元体の読取作業の結果として、多量の
データが作成される。そして、これらデータを、できる
限り少なくする方法が数多く提案されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】歯科医師や歯科技工士
の作業場所では、たくさんのモデルとなる原型体を作成
する必要がある。本発明の目的は、その問題を解決する
ために、各現場において高度技術で原型体あるいはその
複製を製作する装置を提供する、または、支援する方法
を提供することである。
【０００６】また、原型体を作業現場に保留しておいて
個人的に利用することも必要であり、原型体やその同様
物を製造業者に郵送あるいは託送することは避けたい。
本発明は、その原型体の形状に関するデータだけをモデ
ムやディスケットを使って製造業者に伝送することによ
り、この点の問題をも解決するものである。
【０００７】また、本発明の別の目的は、一般的な歯科
医師や技工士にとっては新しい装置であるコンピュータ
支援装置を利用することである。そのため、その支援装
置や器材は、基本的な動作やルーチン動作を簡単に実行
できることが重要である。
【０００８】そのような製品の製造精度は、患者の体部
分に確実に固定できるよう、誤差が±１０マイクロメー
タほどの高い精度でなければならない。そのため、製造
のための機械精度やコンピュータ演算精度は±０．００
１５ｍｍ程度が必要である。歯スリーブや歯科用ブリッ
ジなどの設計や作成の作業は、高精度で正確に実行され
る必要がある。その目的のために作成され、機械切削や
その他機械加工の基本となるデータは、正確でなければ
ならない。本発明は、この点の問題をも解決するもので
ある。
【０００９】このようなコンピュータ支援設計の場合に
は、原型体の作成工程において、専門的熟練技能をもつ
歯科技術スタッフのみにより実行できるような特色作業
が含まれている。その作業は、難しい手順や装置を使う
ことなく実践できるものでなければならない。本発明
は、その点の問題にも対処したものである。
【００１０】さらにまた、歯スリーブや歯科用ブリッジ
などの作成作業における、歯科医師や技工士の関与度合
を削減することも必要である。本発明は、この問題を解
決して、製品に対する繰り返し調整処置を省略できるル
ーチン処理を提供している。そのため、歯科医師や技工
士は最低の関与作業を行うだけでよく、後続の製造段階
で手間を取る必要がなくなる。そして、歯科医師や技工
士は、患者への整合を点検するさいや複製を作成すると
きにも、的確な支持を与えることができる。その結果と
してより多くの時間を、義歯の固定や修正に費やすこと
が可能となる。つまり、スリーブやブリッジなどと残留
歯、顎部の結合の高精度の調整を、行うことが出来るの
である。
【００１１】歯科製品のコンピュータ支援複製作成に関
して、コンピュータ画面上の予備線の特定作業における
問題も、よく知られている。本発明は、その問題を解決
して、歯科医師や技工士が出力データ中の予備線を高精
度で固定維持できるような処理対策を授けている。
【００１２】原型体や歯スリーブ製品の作成において
は、予備線（シェルの端部）つまり予備境界部でのスリ
ーブ材の角度が正確であることが、最重要であってかつ
基本でもある。しかしその角度は、第１の角度が歯の外
内側面にて、第２角度は内側面により決定されるという
ように、歯の位置によって異なるものである。このこと
は、歯や原型体の内側や外側への膨らみにもいえる。本
発明は、この点の問題をも解決して、歯の多様な基本形
状データである（一定のアルゴリズムや規則を伴う）マ
クロ原型体の利用を目的としている。そのマクロ原型体
は、各原型体の複製操作のときに有効となるもので、目
標製品が所定の種類の歯に関する場合に、その歯形のマ
クロ原型体がその製品に適用されるのである。
【００１３】歯の形状も、広い制限範囲内で変動するも
のである。そして、犬歯、前歯、乳歯などの異なった基
本形状における歯の特性も、考慮されるべきである。本
発明の特徴においては、その特定データを記録して、製
品の作成や複製をするとき利用する必要がある。本発明
は、その点の問題をも解決して、基本形状の特性データ
を将来の製品の作成や複製の作業で利用するため保管し
ておくライブラリーの利用も目的としている。製造され
た製品はテストされて患者が使用するものであるため、
その試用期間や使用中における実績データの装置へフィ
ードバックさせて、特性データを徐々に完璧にすること
ができる。ライブラリー装置は、自己学習機能を備えて
いて、いつでもその時点で最良の製品を作成させる特徴
をもつ。
【００１４】歯や原型体などは固有性が高く、前記のよ
うな３次元体を走査読取するためには、多量のデータの
処理が必要となるので、データ量を削減して、製品の製
造や複製における要求される精度を達成せねばならな
い。本発明は、この点の問題も解決して、同じコンピュ
ータ演算能力を使って製造時間や複製時間を短縮できる
ものである。ソフトの観点から言えば、例えばスリーブ
などを切削処理する時間を、本発明によれば、市販の普
通のコンピュータ装置の演算能力を利用して、５０秒ほ
どに短縮することができる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明による新規の方法
の１つの特徴として、前記の入力データは、コンピュー
タ装置に読取入力されてそのメモリーに記録され、前記
のプログラムは、端末装置の１つあるいはそれ以上の端
末器材の第１操作により作成された第１信号で駆動され
て、前記入力データから、原型体の中心軸を横切るよう
な複数の縦断面形状の外郭線で示された原型体の表面を
形状表示する作用をする。その外郭形状は、一度にひと
つだけコンピュータ画面に表示される。また、前記方法
は、前記のＣＡＤＤプログラムが、前記の端末装置の１
つあるいはそれ以上の端末器材の第２操作により作成さ
れた第２信号で駆動されて、変更体の属性である変更や
拡張が考慮された縦断面形状つまり外郭形状をシミュレ
ートする作用をする特徴をもつ。さらにまた、本発明の
前記方法は、前記プログラムが、端末装置の１つあるい
はそれ以上の端末器材の第３操作により作成された第３
信号で駆動されて、前記の変更や拡張が考慮された縦断
面形状にてシミュレートされた変更体の属性データを別
のメモリーに保存する作用をすることを特徴としてい
る。その属性データは、前記の出力データを作成するの
に利用される。
【００１６】本発明の一実施例では、前記入力データ
は、原型体が載置されている座標からの情報である。そ
の座標は、２つの予知可能パラメータ系と１つの予知不
能パラメータ系とを有している。前記座標は、読取工
程、複製工程、製造工程などの全製造手順にわたって利
用される。また、前記入力データは、１つあるいはそれ
以上の数の第１データファイルに保管され、その後に、
コンピュータ装置による複製作業が続き、前記の出力デ
ータが、第１のデータファイルと同一か同等のフォーマ
ットをもつ１つあるいはそれ以上の数の第２データファ
イルに保管される。さらに、前記の第２信号により縦断
面形状に変更あるいは拡張が成された場合に、前記プロ
グラムにて駆動され、１つまたはそれ以上の係数を判断
処理できる制御装置により演算処理が行われる。そのよ
うな係数の例として、歯種類、歯形の前後形状、歯高
さ、バルジ幅、予備線角度などがある。
【００１７】本発明の別の実施例では、前記のＣＡＤＤ
プログラムは、前記の１つあるいはそれ以上の端末器材
の第４操作により作成された第４信号で駆動されて、そ
の第４操作に従って縦断面形状の垂直方向へ移動可能な
水平線を表示する作用をする。前記の水平線が原型体の
予備線を示す各縦断面形状の一部分へ移動されると同時
に、点で表示された線などの線分が、前記プログラムに
より作成され、コンピュータ画面に表示される。その線
分とは、３次元原型体が平面上に載置されたときの原型
体の予備線を表す線である。
【００１８】さらに別の例では、犬歯、前歯、乳歯など
の多様な歯形状種類の属性データであるマクロ原型体を
やデータファイルをセーブするためのライブラリーが採
用されている。そのデータファイル内のデータは、後で
原型体や同様物を複製するときに使われる。つまり、以
前の製品が要件を満足させたかどうかなどの実績データ
や記録データによる確認が行える。また、現在作成中の
変更体と以前に作成された変更体の比較ができる比較器
も駆動あるいは操作されている。さらにまた、前記のラ
イブラリーは、自己学習機能をもつレジスターを備えて
おり、その統計データにより歯科技工士の製造作業が簡
素化される。その結果、対象となる種類の歯の最良形状
が、前記装置で作成でき、装置で作成される変更体の全
数や、歯科医師や技工士による実績データを利用するこ
とができる。また、多種類のマクロ原型体の利用が可能
であって、複製や製造の作業工程における基本機能に関
連した規則や数学的データもマクロ原型体の属性値とな
る。そのような基本機能とは、例えば、歯基本形状、基
本形状の作成、歯種類、変更例つまり変更歯形の縦断面
形状や回転断面形状の作成、縦断面形状の歯高さ変更、
歯内外側面の膨らみ、歯スリーブの厚さなどである。
【００１９】別の実施例での前記装置は、歯スリーブの
作成に利用される。前記の１つあるいはそれ以上の端末
器材の第５操作により作成された第５信号の作用によ
り、各縦断面形状つまり外郭形状を基礎にした画面上に
シェル形状が表示できるよう、シェル厚さ情報をその縦
断面形状つまり外郭形状に当てはめられる。さらに、前
記の１つあるいはそれ以上の端末器材の第６操作により
作成された第６信号の作用により、シェルの各縦断面形
状における接合角度を決定できる。接合角度とは、予備
線の位置にあって、残留歯部分、虫歯、顎部などに対す
る接合表面つまり接合リップ部の特定形状に関わるもの
である。
【００２０】本発明の長所を備えた装置は、歯科医師や
技工士の作業現場、あるいは、同様な専門技術現場に設
置できるステーションを形成し、そのステーションに
て、ＣＡＤＤ機能の作用をする前記プログラムにより変
更体がシミュレートできることを特徴としている。前記
ステーションは、入力データのためのメモリー保管セル
を備えている。前記ＣＡＤＤ機能は、画面上の原型体の
表面形状を再生したり、変形体に従って原型体を変更ま
たは拡張させたりするため、原型体の中心軸を横切るよ
うな原型体あるいは変更体の外郭形状である複数の縦断
面形状を処理できる。それゆえ、読取られた製造可能３
次元体は、２次元形状で表示される。それら複数の縦断
面形状（２次元形状）は、１度に１つだけ画面上に表示
されて、原型体に対する変更体の変更値や拡張値による
変更や拡張を、画面上で実行することができる。前述の
メモリーセルや追加メモリーセルから成るメモリー保管
セルは、変更または拡張された縦断面形状つまり外郭形
状の属性値であるデータを入力して保存するものであっ
て、そのデータは、装置の出力データを基本部分を構成
する。
【００２１】
【作用】前述の説明から、自体部分を処置するための多
様な専門分野における歯科医師、歯科技工士、または同
様専門が作業で使う有効な機能装置つまり支援装置が達
成できる。その結果、複製作業は高い精度で実行でき、
支援装置により歯科医師や技工士の時間節約ができ、歯
科製品の製造における通常作業を行うだけで済む。装置
の取扱においても、作業に特別な熟練技能を必要としな
い。このことは、例えば、専門技術者だけが操作できる
自動ＣＡＤステーションなどの、従来技術のＣＡＤ装置
と比較すれば、よく判る。また、２次元表示ができるた
め、人間とコンピュータ装置のと相互作用がスムーズに
行える。歯科技工士が行う手動技能や、より複雑な形状
や予備材も取り扱うことができる。機械製造における制
御も、コンピュータ画面の初期段階から実行できる。さ
らに、厄介な後処置も、減らすかあるいはなくすことが
できる。
【００２２】
【実施例】本発明に係わる装置や方法の実施例を、付随
図面を参照にして下記に説明する。
【００２３】図１は、コンピュータ装置１の示す図であ
る。図のコンピュータ装置１は、３８６型あるいは４８
６型プロセッサーを備えたＩＢＭ互換性パソコンなどの
マイクロコンピュータである。コンピュータのオペレー
ションシステムは、ＤＯＳ５．０かそれ以上の版を使
い、少なくとも２ＭＢの内部メモリー容量を有してい
る。コンピュータ装置には、好ましくはマウス機能２が
備わっている。そして、端末キー４を備えるキーボード
３も、備わっている。また、周知のように、コンピュー
タ装置にはカラー表示画面５や追加Ｉ／Ｏカードも含ま
れている。さらにまた、コンピュータ装置は、それに内
蔵された、あるいは、別途に外部接続されたモデムも備
えている。モデムは、好ましくはヘイズ社互換性のある
ものであって、電話線ネットワーク（一般電話回線）経
由で製造業者と通信できるようになっているものがよ
い。通信のためには、セントラル・ポイント社のＣＯＭ
ＭＵＴＥ２．０などのプログラムソフトが利用できる。
【００２４】前記のコンピュータ装置は、一般の従来Ｃ
ＡＤプログラムを基に構成されていて、歯科治療用の複
製や製造のために特別に作成されて適用できる、ＣＡＤ
Ｄプログラムにて作動するものである。
【００２５】図２に図示されているのは、歯科医師や技
工士により作成されたモデルとなる原型体６である。原
型体６は、固定部材７と心合わせ設置されている、その
固定部材７は、原型体の中心軸１０の方向と一致してい
る矢印の方向８と９へ上昇と下降移動できる回転ホルダ
ー上または内部に載置されている。それゆえ、原型体６
は、中心軸１０を中心に矢印方向１１、１２へ回転でき
る。また原型体６は、走査装置１３の中心線１４に沿っ
た縦方向へ移動できる走査装置１３に対して、回転運動
や垂直移動ができるが、つまり走査装置１３は、原型体
６の回転移動や上下移動に対して固定された位置に設定
してある。さらに原型体６は、走査動作中には、毎分４
０〜１００回転、好ましくは５０〜７０回転する。回転
中における原型体６の垂直方向上昇移動は、１回転につ
き０．１〜０．４ｍｍほどである。そして、走査装置１
３は、原型体の外郭形状１５を追跡走査することでき
る。走査装置１３は、本実施例では原型体表面に物理的
に接触できるようなプローブである球形前部面１６を備
えている。その走査装置は、走査動作においては高精度
で作用するものである。例えば、原型体はその１回転に
つき３６０回走査されるが、言い替えれば、全周の１度
ごとに走査動作が行われるのである。
【００２６】図３と図４では、図２の走査方法に従って
２つの異なった歯スリーブ１７と１８がそれぞれ複製作
成されている。コンピュータ装置のＣＡＤＤプログラム
により、図２の走査動作で得られた入力データの外郭形
状つまり縦断面値が再生できる。所望のスリーブに有効
な厚さｔのシェルが外郭形状に外装される。スリーブ
は、プラスチック、チタニウム、セラミックなどの材料
から成る義歯材１９、２０のための結合ブロック層であ
る。コンピュータ画面の作成データ表示により、歯科医
師や技工士は実際の原型体から数値を取り込んで、それ
ぞれの義歯２１、２２を製作できる。図３と図４とを比
較すれば、縦方向および／または横方向へシェル１７、
１８の全周における厚さ変動があることが明瞭である。
図４のシェル１８には、図３にはない厚みが大きい部分
が含まれている。シェルの厚さは、原型体または複製体
の外周にわたって変化するものであって、図４の厚み部
分２３の高さＨも全周域で一様でない。
【００２７】ＣＡＤＤプログラムにて、図２の中心軸１
０を横切る外郭形状２４の一縦断面を示している、図５
のような複数の縦断面形状が１つずつ表示される。そし
て周知の方法にて、その外郭形状の大きさが、例えば外
郭形状２５や２６のように変更される。それゆえ、原型
体６（図２）の表面は、３６０個の中心軸１０と交差す
る縦断面形状つまり外郭形状として画面に表示できる。
それら縦断面形状は、図１に示されたキーボード３を作
動させて、１つずつコンピュータ画面に表示させること
ができ、所定の順序あるいは不特定の順序で縦断面形状
つまり外郭形状を処理できる。
【００２８】図６と図７に図示されているのは、コンピ
ュータ装置の構成例である。コンピュータ装置は、前述
したタイプのＣＰＵから成る。
【００２９】また、ＲＡＭ作動メモリーやハードディス
クＨＤも、備わっている。装置構成は、歯科医師や技工
士の作業現場に設置可能で、かつ、原型体（予備材）の
読取装置（図示しない）に接続可能なステーションを形
成している。そのステーションは、図ではＳＴで示され
ている。さらにまた、コンピュータ装置の構成部分とし
て、前記の端末部ＴＥＲがある。そして、整合回路ＡＰ
１とＡＰ２も、含まれている。整合回路ＡＰ１を経由し
て、入力データＩＤが受信される。そして、整合回路Ａ
Ｐ２を経て出力データＵＤが出力されるのである。
【００３０】図７は、入力データや出力データのデータ
ファイルをそれぞれ記録するメモリー格納部ＤＦ１とＤ
Ｆ２とから成る図６のハードディスクＨＤの詳細図であ
る。そこには、マイクロ原型体ライブラリーＭＢとデー
タファイルのライブラリーＤＢとが追加装備されてい
る。さらにハードディスクは、そのハードディスクをバ
ス接続線ＢＦにて前述の機器へ接続するための整合回路
ＡＮＰ３も、備えている。また比較器ＪＦが接続されて
いる。バス接続線ＢＦは、３２ビットか６４ビットタイ
プである。装置の処理速度を高めるために、ＲＡＭメモ
リーの全容量が使われている。
【００３１】入力データＩＤは、第１のデータファイル
ＤＦ１’に入力されて記録されるが、装置から出力され
る対応出力データＵＤは第２のデータファイルＤＦ２’
に保管されている。なお、どのファイルもすべてフォー
マットは同じである。
【００３２】前記の端末部ＴＥＲの操作キーＴＥＲ’に
より作成された複数の信号が、図６に図示されている。
端末部ＴＥＲは、図の信号を出力できるようバス線への
３本の平行接続線を有している。操作キーＴＥＲ’の１
つあるいはそれ以上を使う第１操作にて作成された第１
の信号ｉ１により、ＣＡＤＤプログラムが駆動されて、
データファイルＤＦ１’内の入力データの支援を伴っ
て、原型体の表面の数値データを作成して、図５に示さ
れた中心軸１０と交差する複数の縦断面形状から成る外
郭形状として表示する。次に、操作キーの第２操作にて
作成された第２信号ｉ２により、ＣＡＤＤプログラムが
駆動されて、図３、図４、および図１２などの原型変更
例における変更値や拡張値をもつ縦断面形状つまり外郭
形状をシミュレートする。そして、操作キーの第３操作
にて作成された第３信号ｉ３にて、ＣＡＤＤプログラム
が駆動されて、変更されたつまり新しく作成された縦断
面形状数値によりシミュレートされた原型変更例の属性
値データがメモリーＤＦ２に記録される。このデータ
は、前記の出力データの基本となるものである。さら
に、操作キーの第４操作にて作成された第４信号ｉ４に
よりＣＡＤＤプログラムが駆動されて、図８、図９、図
１０に示されているような、それぞれ第４操作に従っ
て、前記縦断面形状の垂直方向に制御できる水平線が表
示される。最後に、操作キーによる第５信号ｉ５と第６
信号ｉ６によりＣＡＤＤプログラムが駆動されて、図１
２のような各シェルの縦断面形状つまり外郭形状が画面
に表示できるようシェルの厚さ寸法情報の各事項がそれ
ぞれの外郭形状である縦断面形状に追加されるか、ある
いは、図１３〜図１５のような縦断面形状における接合
角度が鋭角にされる。
【００３３】前記のハードディスクは、犬歯や前歯など
の異なった種類の予備材や歯型の属性値のデータファイ
ルやマクロ原型体数値をセーブするための記憶領域つま
りライブラリーである。それゆえ、セーブされた情報
は、その後のシミュレーションや原型変更例を作成する
さいの基本データとなる。また、特性値情報も記録する
ことができ、製造された製品に対する患者の意見の実績
データを反映させることが可能である。どの情報も、歯
科医師、技工士、科学者の手によるキーボードなどの操
作にて装置にフィードバックさせることができる。また
ライブラリーは、周知の技術である自己学習機能を有し
ており、所定の特性値が絶えず完全に実行できるような
機能動作を行える。その特性値は、現在行われている複
製や原型体作成に作業における原型材や義歯などにそれ
ぞれ適用できるものである。そのため、原型体上の予備
境界線作成に、義歯タイプ、バルジ幅、高さ値、水平方
拡張値などを割り当てることも可能である。実際の処理
操作は、プログラムを基本にした周知方法にて行うこと
ができる。
【００３４】図２や図５に示されている予備線６ａ、６
ａ’は、各原型体に記入されている。原型体の形状は、
その表面に予備線が明瞭に記入されたものであって、そ
の予備線の下方に凹部つまりへこみ部６ｂが形成されて
いる。予備線の記入は、歯科医師や技工士が行う特別な
技能にて実行できるものである。予備線に関するデータ
をコンピュータ装置からの出力データに関連付けるため
には、図８、図９、図１０に図示された手順方法が使わ
れる。まず、操作キーおよびＣＡＤＤプログラムによ
り、表示画面の垂直方向に移動できるような水平線２７
が与えられる。図から明らかなように、図８、図９、図
１０の水平線２７の垂直方向位置はそれぞれ異なってい
る。図中の外郭形状２４’は、予備線つまり予備境界点
６ａ”の位置において拡張されている。操作キーなど
（その他マウス、記録数値など）を使って、図８の断面
図において水平線２７が予備線６ａ”と交差するよう水
平線を入力する。ここで、線２８は縦断面形状つまり外
郭形状上の予備線を示している。そして、垂直線２９
は、縦断面形状上の水平線の位置を示している。各断面
形状は、前記線２８のそれぞれの点にて示されており、
図８では、複数の断面形状が対応する点によって表され
ているのが判る。図８の縦断面形状における予備線は、
線２９が示す部分で描出されるものであって、操作キー
などで実行することが出来る。図９と図１０はその他の
縦断面形状を示しており、入力された予備線は線２８の
ような軌跡を描くことになる。
【００３５】さらに詳細に説明すると、前記の処理手順
は、操作者がユーザープログラムの主メニュー画面を呼
び出すことから開始される。所望のデータファイルは、
画面の上端部の帯状の光マークにより特定される。ＣＡ
ＤＤプログラムを主メニュー画面から選択してから、操
作キーを使ってデータファイルを作業メモリーにインス
トールする。ＣＡＤＤプログラムが開始されると、画面
に図５のような原型体が表示される。この画像は、図
８、図９、図１０のように拡大される。そして、歯科医
師や技工士がその経験から予備線位置だと判断する縦断
面形状の所定位置６ａ”に、水平線を合わす。線２８に
てマーク線が記入される。その後、コンピュータにより
継続して作業が行われる。各原型体の１回転についての
走査動作の回数は、例えば、全周の１０度ごとに３６回
おこなう。そして、点をつなぐ曲線は、ラグランジュ補
間法や３次スプライン曲線法などの周知の技術により補
間される。全周線２８が完成した後、その予備線が正し
く描出されたかどうかが確認される。予備線は、鋭角度
部分つまり鋭角エッジのような部分がなくて、一様に緩
やかな曲線状でなければならない。例えば、図９に示す
予備線の場合は、鋭角の部分２８ａが存在している。こ
の部分は、修正して除去する必要がある。この処理は、
その部分の縦断面形状の予備線を新しい数値に変更して
画面上で書き換えることにより実行できる。そのさい、
縦線２９と共に、画面上のスケール３０も利用すること
が可能である。
【００３６】前に述べたように、原型体がゆっくりと回
転するに連れて、走査装置による走査動作が行われ、予
備線の下方から出発して原型体の頂点部で終わるような
螺旋形の線に沿って原型体表面形状が読み取られる。普
通の歯形状原型体の読取データ量は、およそ２００００
の数値から成り、比較的少ない量であるため効率的な複
製作業を行うことができる。そしてデータプログラムに
より、表面形状の測定数値は、多数の縦断面形状つまり
外郭形状に変換される。それゆえ、原型体の縦断面部分
は、全角度から審査することができるのである。特定の
縦断面形状への変更や拡張は、複製作業での基本部分を
構成している。
【００３７】また、以下に説明するマクロ特性とマクロ
原型体も、利用されている。ここでいうマクロ特性デー
タとは、シェルやスリーブなどの形状、それらの端部つ
まりリップ部の角度、残存歯上のシェルやスリーブの支
持端部の垂直方向位置などのパラメータ情報をマクロ原
型体データに加算したものである。各マクロ原型体は、
シェル自体やその形状の属性情報（図形）を使って表示
画面上で統合つまり重畳できる数学的モデルである。同
様にマクロ原型体は、（乳歯や犬歯などの）歯形種類や
予備材形状に付随するものである。また、マクロ原型体
は所定のデータファイルに記録でき、データファイルは
ライブラリーに保存できるため、後ほど、周知の方法の
命令や走査キーを使って、所望のマクロ原型体を自在に
選択できるようになっている（走査キーで所望マクロ原
型体の名称を入力することも可能だし、アイコンを使う
こともできる）。その結果、マクロ原型体から、読取デ
ータや演算データのそれぞれ異なったデータファイル
を、歯形状や予備材形状に合わせて作成できる。データ
ファイルは、リアルタイム図形表示できるようコンピュ
ータ画面にオプション事項が提示されるような、画面上
で合成と呼ばれる所定形式の処理をするためのため駆動
される。読取データは、内側面や外側面などの属性デー
タである。さらにまた、原型体や形状は（輪郭変形処理
と呼ばれる）画面上での画像処理することもできる。デ
ータファイルは、外郭形状の部分を交換できるよう合成
される。この処理により、例えば、内側面データファイ
ルと読取ワックス膜データファイルとを合成して、マク
ロ原型体に結合させることができる。このように手動入
力データをコンピュータ処理して、比較的困難な形状の
予備材の精度をも高めることができる。その結果、歯科
技工士によるコンピュータ制御動作により、高い整合精
度が達成でき、手作業技能も維持できる。そして、作成
された製品を修正する必要もなくなる。
【００３８】マクロ原型体を利用する場合に、歯科医師
や技工士はライブラリーから所望のマクロ原型体を選択
して、それらをコンピュータ画面上で作成されたシェル
やスリーブの形状の表示画面に当てはめることができ
る。また、歯科医師や技工士は、シェルの厚さや予備角
度を自在に選定することをもでき、作成された画面上の
シェルやスリーブの図形状表示における変更、拡張、適
用処理などを行える。このように、予め作成記録されて
いたり、実績から得られた多様な義歯形状が提供できる
ことは、非常に便利である。この長所は処理動作にも及
び、例えば、従来のＣＡＤ処理における３次元体の作成
という厄介な作業の必要がなくなるので、人間とコンピ
ュータの相互作業を減らすことができる。
【００３９】読取データやファイルは、義歯の最終形状
や残存する現状歯形の属性データになり得る。それら情
報を同時に呼び出したり重畳処理することにより、合成
結果である支持体の形状の最大効果形態が達成できる。
またシェルやスリーブの構造に関しても、例えば、磁器
性材料などの材質特性に従って作成することができる。
本実施例では、色の選択もパラメータの１つとして適用
することが可能である。さらにまた、予備線も、構造体
の基準線として利用することもできる。
【００４０】また、図２の原型体の複製の作成もでき
る。図１１には、図１２のシェルを作成するためのメニ
ュー画面が図示されている。このメニュー画面にはシェ
ル厚さの項目も有しているので、キーボードの操作によ
り、例えば、４００マイクロメータ（０．４ｍｍ）など
の所望の厚さ数値を選ぶことができる。その厚さは、図
１２ではｔ’で示されている。同じメニュー画面から、
図１３、図１４、図１５に示されたマクロ原型体、シェ
ル、角度などのデータを含むファイルにおける、複製形
状が予備線と交差する角度も選定することができる。３
つの図は、それぞれ角度が０゜、２０゜、４０゜であ
る。これら角度や厚さは、歯形種類（犬歯や乳歯など）
によって異なるものである。角度は、複製作業において
は予備線に関連しており、垂直線の０゜から４０゜まで
の範囲で選択できるものである。この角度も、マクロ原
型体値としてデータファイルに記録でき、自動的にデー
タファイルを追従する。０以上の角度を必要とする場合
は、図１１のメニュー画面に所望角度の数値を入力す
る。そうすれば、それに対応して変化するシェル厚さの
表示との関係から実現されることになる。
【００４１】図１６は、３２で示された読取表面（図で
は内側面）の縦断面形状つまり外郭形状のコンピュータ
画面上の表示画像図である。読取値は第１のファイルに
記録されている。表示では、シェル３３が外装されてい
る。シェル３３は、プログラムのマクロ原型体データを
使って実現したものであって、マクロ原型体は第２のフ
ァイルから検索されたものである。シェルの外面は３４
で示されている。シェル３３の厚さは、上記の方法で選
定されている。さらに、（操作者により）マクロ原型体
ライブラリーの第３のファイルから、マクロ原型体値３
５が呼び出されている。このように異なったマクロ原型
体を合成して、シェル形状に重畳させ、異なったシェル
厚さを、予備境界線でのエッジ角度および／または残留
歯のリリーフ端部の所定高さ値などのパラメータに作用
させることにより、操作者は、（シェルやスリーブなど
の）支持体構造への変更、適用、拡張などを実行するこ
とができる。適用処理は、スリーブの材質（チタニウム
など）や特定の拡張部材３６（磁器やその他材料）に対
して行われるのが好ましい。ここでは色や外観なども、
パラメータとして含まれている。
【００４２】複製や設計作業の最終結果値である上記方
法による出力データは、データファイルに保管されて、
製造業者へ配送される。それら入出力データのデータフ
ァイルは、同じフォーマットであるのが望ましい。本発
明の実施例によれば、出力データはモデムにより一般電
話回線経由で伝送される。
【００４３】所定数のマクロ原型体の基本データが、利
用するプログラム内で使うことができる。そのため、マ
クロ原型体は、角度、シェル厚さ、エッジ幅、エッジ上
部などの制限数値範囲内で利用できる。さらに、凹部６
ｂの角度もマクロ原型体値としてみなすことができ、予
備線に対する曲率角度であると認識できる。原型体の読
取や製造において使用される（好ましくは極座標であ
る）座標系は、２つの予知可能な移動または「固定」パ
ラメータと、１つの予知不能な変数つまり非「固定」パ
ラメータで作用するものである。前者のパラメータの１
つは、図２の１１や１２の方向へ回転できる原型体６の
回転運動により特定されるものであって、一定である
か、または、所定の方法で変化する。他方の予知可能で
「固定」パラメータは、図２に図示されているように、
中心軸１０と同じ方向８、９への原型体の一定移動によ
り特定されるものである。また、後者の予知不能パラメ
ータとは、図２の状態では、外郭形状１５に基づく走査
装置１３の縦軸１４方向への移動により特定されるもの
である。そして、第４の予知可能なパラメータとして、
走査走査のプローブの接触面半径を採用しても構わな
い。
【００４４】本発明は上記に説明した実施例に限定され
るものではなく、本発明の範囲つまり請求項記載内容か
ら逸脱しない変更や修正も可能であるのは、言うまでも
ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】複製処理に使うパソコン装置を示す上方から見
た斜視図である。
【図２】入力データを作成するための走査装置と、座標
系に載置された原型体を示す上方から見た斜視図であ
る。
【図３】複製された製品の形状例を示す縦断面図であ
る。
【図４】複製された製品の他の形状例を示す縦断面図で
ある。
【図５】複製処理中における原型体の外郭形状とその効
果を示す縦断面図である。
【図６】コンピュータ装置の機能動作の例を示す、基本
回路のブロック図である。
【図７】コンピュータ装置の機能動作の例を示す、基本
回路のブロック図である。
【図８】原型体の予備線の確定を示す説明図である。
【図９】原型体の予備線の確定を示す説明図である。
【図１０】原型体の予備線の確定を示す説明図である。
【図１１】予備線におけるシェルの角度と厚さ値を外郭
形状つまり縦断面形状に適用するための図１のコンピュ
ータ装置のメニュー画面を示す図である。
【図１２】表示画面上のシェルの縦断面形状を示す図で
ある。
【図１３】予備線に対するシェルの端部の角度の異なる
例を示す図である。
【図１４】予備線に対するシェルの端部の角度の他の異
なる例を示す図である。
【図１５】予備線に対するシェルの端部の角度の更に他
の異なる例を示す図である。
【図１６】画面上に表示されたマクロ原型体データから
成る最終形状を示す縦断面図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−49651（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−215457（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06F 17/50

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 歯スリーブ、歯科用ブリッジ、その他歯
    科用構造物などの人体内で用いうる３次元体（６）を示
    す入力データ（ＩＤ）により、３次元体の修正または拡
    張体（以下変更体と呼ぶ）を示し、製造するために利用
    される出力データ（ＵＤ）を達成する処理方法であっ
    て、前記の入力データおよび出力データは、コンピュー
    タ表示画面（５）を有しプログラムで作動するコンピュ
    ータ装置（１）に入出力され、前記プログラムにより前
    記の変更体の属性である変更や拡張がシミューレートで
    き、前記のコンピュータ装置（１）は操作キーやマウス
    などの端末器材（３）を備え、これにより前記の変更や
    拡張が実行される処理方法において、 前記の入力データは前記コンピュータ装置（１）に読み
    取られてそのメモリー（ＤＦ１）に保存され、 前記のプログラムは、ＣＡＤＤプログラムで構成されて
    いて、前記の端末器材（３）の１つあるいはそれ以上の
    第１操作による第１信号（ｉ１）で指示されて、前記入
    力データの助けで、外郭形状が前記の表示画面（５）に
    一度に一つ表示できるよう、３次元体の中心軸（１０）
    を通る複数の縦断面での外郭線（２４、２４’）の形で
    ３次元体の表面の表示を作成し、 前記のプログラムは、前記の端末器材（３）の１つある
    いはそれ以上の第２操作による第２信号（ｉ２）で指示
    されて、変更体の属性である変更や拡張の縦断面形状つ
    まり外郭形状をシミュレートし、 前記のプログラムは、前記の端末器材（３）の１つある
    いはそれ以上の第３操作による第３信号（ｉ３）で指示
    されて、前記の変更や拡張された縦断面でシミュレート
    された変更体の属性データをメモリー（ＤＦ２）に保存
    し、このデータが前記の出力データ（ＵＤ）を形成また
    は作成するのに使われ、 前記のプログラムは、マウスあるいは端末器材の１つあ
    るいはそれ以上の第４操作による第４信号（ｉ４）で駆
    動されて、その第４操作に従って縦断面の垂直方向に制
    御可能な移動可能単位例えば水平線（２８）を表示し、 前記移動可能単位が３次元体の予備線を示す各縦断面の
    部分（６ａ”）へ移動されたとき、例えば点で表示され
    た線が前記プログラムで作成されて、画面（５）上に表
    示され、この線はそれ故３次元体が平面上に載置された
    ときの３次元体の予備線を表し、 前記の予備線表示（２８）に関するデータが前記の出力
    データ（ＵＤ）の一部分を構成することを特徴とする処
    理方法。
  2. 【請求項２】 前記の入力データ（ＩＤ）は３次元体が
    載置されている座標からの情報であって、その座標は２
    つの予知可能に動くパラメータ（８、９と１１、１２）
    と１つの予知不能に変動するパラメータ（１４ａ、１４
    ｂ）とを有していることを特徴とする請求項１記載の処
    理方法。
  3. 【請求項３】 前記の入力データ（ＩＤ）は第１のデー
    タファイル（ＤＦ１）に保管され、前記の出力データ
    （ＵＤ）は第１のデータファイルと同一か同等のフォー
    マットをもつ第２のデータファイル（ＤＦ２’）に保管
    されることを特徴とする請求項１または２記載の処理方
    法。
  4. 【請求項４】 前記の第２信号により縦断面形状に変更
    あるいは拡張（２３）が成された場合に、前記プログラ
    ムにより利用される制御装置に従って反応が生じ、係
    数、つまり、歯種類、歯の前後形状、歯高さ、バルジ
    幅、予備線角度、予備材形状などの１つまたはそれ以上
    のパラメータに考慮を払うことを特徴とする請求項１、
    ２、または３記載の処理方法。
  5. 【請求項５】 ライブラリー（ＤＢ）が配置されて、例
    えば、犬歯、前歯、乳歯などの歯種類の属性値や、強
    度、外層材質などの変数のデータファイルをセーブで
    き、 そのライブラリー機能によりデータファイル内へ外部か
    ら例えば連続して供給されるようなデータが、以前の製
    品が要件を満足させたかどうかについての実績により得
    られた知識を利用できるように、シミュレーション動作
    や変更体作成に利用でき、比較器（ＪＦ）が駆動あるい
    は操作されて現在作成中の変更体と以前に作成された変
    更体を比較することを特徴とする請求項１〜４のいずれ
    か一記載の３次元データ処理方法。
  6. 【請求項６】 前記のライブラリー（ＤＢ、ＭＢ）は自
    己学習機能を使って作動させることができ、 対象となる種類の歯の最良形状は、装置で作成される変
    更体の全数や、外部から供給された実績データを基本に
    していることを特徴とする請求項５記載の処理方法。
  7. 【請求項７】 演算や実績データなどから入手され、所
    定のライブラリー（ＭＢ）に保存できる複数のマクロ原
    型体が使われ、マクロ原型体は、例えば、歯基本形状、
    基本形状の作成、歯種類、変更例つまり変更歯形の縦断
    面形状や回転断面形状の作成、縦断面形状の歯高さ変
    更、歯内外側面の膨らみ、歯スリーブの厚さなどに関連
    する規則／数学的特性を利用するものであることを特徴
    とする請求項１〜６のいずれか一記載の処理方法。
  8. 【請求項８】 前記プログラムは、マウスあるいは前記
    の１つあるいはそれ以上の端末器材（ＴＥＲ’）の第５
    操作による第５信号（ｉ５）で、その縦断面形状つまり
    外郭形状（２４、２４’）にシェル厚さ情報（ｔ）の項
    目を当てはめる作用をし、かくして各縦断面形状つまり
    外郭形状（２４、２４’）のためのシェルが画面上に表
    示できることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一記
    載の処理方法。
  9. 【請求項９】 前記プログラムは、端末器材（ＴＥ
    Ｒ’）の第６操作により作成された第６信号（ｉ６）
    で、各縦断面形状における接合角度に作用し、接合角度
    は予備線の位置にあって、問題の残留歯部分に対する接
    合表面つまり接合リップ部の特定形状に関わることを特
    徴とする請求項１〜８のいずれか一記載の処理方法。
  10. 【請求項１０】 例えば歯スリーブ、歯科用ブリッジ、
    その他歯科用構造物の人体内で使用できる３次元体
    （６）を示す入力データ（ＩＤ）により、製造目的に利
    用できる出力データ（ＵＤ）を達成する処理方法であっ
    て、入力データおよび出力データは、コンピュータ表示
    画面（５）を有し、プログラムで作動するコンピュータ
    装置（１）に入出力され、そのプログラムにより、前記
    の３次元体の適用、変更、あるいは拡張がシミューレー
    トでき、前記のコンピュータ装置（１）は、例えば操作
    キーやマウスなどの端末器材（３）を備え、これにより
    前記の適用、変更、拡張が実行できる処理方法におい
    て、 例えば乳歯、犬歯などの多様な種類の歯形状や予備材形
    状などの属性であるマクロ原型体を示す数学的モデル
    が、数学演算や経験的背景から作成されて、メモリー
    に、好ましくは所定のファイルに保管され、 各マクロ原型体は、コンピュータ画面に表示するため、
    端末器材やマウスでの前記コンピュータ装置への操作に
    より抽出でき、 各マクロ原型体の各表示を、スリーブ、歯、予備材など
    の読取に重畳でき、 前記の重畳機能により、前記端末器材やマウスで前記読
    取への適用、変更、拡張が達成できることを特徴とする
    処理方法。
  11. 【請求項１１】 例えば歯スリーブ、歯科用ブリッジ、
    その他歯科用構造物の人体内で使用できる３次元体
    （６）を示す入力データ（ＩＤ）により、製造目的に利
    用できる出力データ（ＵＤ）を達成する処理方法であっ
    て、入力データおよび出力データは、コンピュータ表示
    画面（５）を有しプログラムで作動するコンピュータ装
    置（１）に入出力され、前記プログラムにより前記の３
    次元体の適用、変更、あるいは拡張がシミューレートで
    き、前記のコンピュータ装置（１）は例えば操作キーや
    マウスなどの端末器材（３）を備え、これにより前記の
    適用、変更、拡張が請求項１０に従って実行される処理
    方法において、 演算結果あるいは実績から得た形状、あるいは読取デー
    タや読取形状のためのデータファイルの内容が、同時に
    駆動され、画面上の１つまたはそれ以上の数のマクロ原
    型体と共に表示されて、適用、変更、拡張された３次元
    体形状または変更体の出力データの表示形成および作成
    ができ、 形状／製品／データ／処理座標の形成のため、例えば、
    表面または内部表面のファイルと、読取ワックス層情報
    のファイルとが合成されて、歯種類や予備材の形状など
    の属性である数学モデルを示している少なくとも１つの
    マクロ原型体と共に駆動でき、なお、その作成作業は、
    歯科医師や技工士の手作業熟練技能を必要とし、その複
    雑な作成作業を前記のコンピュータ装置は許容し、好ま
    しくは通常作業を容易にすることを特徴とする請求項１
    ０記載の処理方法。
  12. 【請求項１２】 人体内で使用できる３次元体を示す入
    力データ（ＩＤ）により、製造目的に利用できる出力デ
    ータ（ＵＤ）を作成するための請求項１，１０又は１１
    の処理方法を実行する装置であって、例えば座標を処理
    し、変更あるいは拡張された変更体を示し、コンピュー
    タ表示画面（５）と、プログラムと、端末器材とを有す
    るコンピュータ装置（１）を利用する装置において、 前記装置は、歯科医師や技工士の作業現場、あるいは、
    同様な専門技術現場に設置できるステーション（ＳＴ）
    を形成し、そのステーションにて、ＣＡＤＤ機能の作用
    をする前記プログラムにより変更体がシミュレートで
    き、 前記ステーションは、前記入力データのためのメモリー
    保管セル（ＤＦ１）を備えており、 前記ＣＡＤＤ機能は、画面上に３次元体の表面形状を再
    生し、変形体に従って３次元体を変更または拡張させる
    ため、３次元体、３次元体の外郭形状、または、変更体
    の外郭形状（２４、２４’）の中心軸を通る複数の縦断
    面で作動し、この縦断面は画面上では同時に１つが表示
    でき、３次元体の変更体の変更や拡張に関する追加の変
    更や拡張が画面上で作成でき、 前記のメモリー保管セル（ＤＦ１）、あるいは、追加の
    メモリー保管セル（ＤＦ２）が、前記の出力データ（Ｕ
    Ｄ）の基本部分を形成あるいは基本部分として作用する
    データである変更または拡張された縦断面形状つまり外
    郭形状の属性値データを入力して保存できることを特徴
    とする装置。
  13. 【請求項１３】 前記の入力データ（ＩＤ）は、球形前
    部つまりプローブ（１６）を備えた走査装置（１３）に
    て読み取られ、 各縦断面形状つまり外郭形状は、好ましくは極座標であ
    る走査装置の座標系（２）におけるプローブの移動から
    獲得された表面モデルにて表すことができることを特徴
    とする請求項１２記載の装置。
JP18293994A 1993-07-12 1994-07-11 人体部分の３次元測定体に関する処理方法と装置 Expired - Fee Related JP3460741B2 (ja)

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